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7/27/2019 Trabajo de Grado Ing Electrica
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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
INGENIERA BASICA DE SUBESTACIN ELCTRICA 34,5 -4,16 kV PARA LA ALIMENTACIN DE UNA PLANTA DE
ACONDICIONAMIENTO DE GAS DEL MERCADO INTERNO
Profesor Gua: Ing. Nerio Ojeda.Tutor Industrial: Ing. Joffre Jatem.
Presentado ante la IlustreUniversidad Central de Venezuela
por la Br. Laverde M., Vanesssa C.para optar al ttulo deIngeniero Electricista
Caracas, 2007
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DEDICATORIA
A Dios
A mi madre una mujer luchadora y mi mejor ejemplo de vida y de profesionalismo
A mis grandes compaeros que mucho aprecio, Elio Teixeira y William
Fernandes, que tanto me ayudaron durante mi carrera.
A Mara Cristina Cabeza, por su gran apoyo durante estos meses.
Y a ti
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RECONOCIMIENTOS Y AGRADECIMIENTOS
En primer lugar agradezco al Profesor Vicente Lpez y al Ingeniero Cesar Torrespor brindarme la oportunidad de conocer la compaa en la que labora, y al
valioso personal que conforma Empresas Y&V.
Agradezco especialmente a los Ingenieros Reinaldo Sanoja, Reinaldo Perez,
Rafael Sanabria, y al lder del proyecto PAGMI Joffre Jattem, por siempre estar
dispuesto a compartir sus valiosas experiencias conmigo y a responder todas las
dudas que se presentaron durante estas 25 semanas de pasanta.
Agradezco tambin a mi compaera y amiga la Ingeniero Karla Cuenca, que
represent un gran apoyo para mi durante esta pasanta larga en Empresas Y&V y
a los Ingenieros Daniel Serres, Aquiles Urdaneta, Jorge Kesic y Johnny Paz, por
siempre ser una referencia para mi.
Por ltimo a mis tutores los Ingenieros Joffre Jatem y Nerio Ojeda, que me
guiaron en la elaboracin del presente Trabajo Especial de Grado.
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RESUMEN
Laverde M., Vanessa C.
INGENIERA BASICA DE SUBESTACIN ELCTRICA 34,5 4,16 kV PARA LA ALIMENTACIN DE UNA PLANTA DEACONDICIONAMIENTO DE GAS DEL MERCADO INTERNO
Tutor Acadmico o Prof. Gua: Nerio Ojeda. Tutor Industrial: Ing. JoffreJatem. Tesis. Caracas. U.C.V. Facultad de Ingeniera. Escuela de IngenieraElctrica. Ingeniero Electricista. Opcin: Potencia. Institucin: EmpresasY&V 2007. 113h + anexos
Palabras Claves: Ingeniera bsica, Subestacin elctrica, media tensin.
Resumen: Se presenta el diseo de ingeniera bsica de una subestacinelctrica de la Planta de Acondicionamiento de Gas para el Mercado Interno(PAGMI) en el Complejo Industrial Gran Mariscal de Ayacucho (CIGMA) queestar localizado en el Este de la regin oriental, en la pennsula de Paria, en la
jurisdiccin del Municipio Valdez del estado Sucre, adyacente al poblado deGuiria. La alimentacin va a ser suministrada por una sub-estacin elctrica de
34,5 kV a travs de dos (2) lneas de 34,5 kV cada una, las cuales estarnconectadas a un par de transformadores de 34,5 kV 4,16 kV, localizados en elrea de procesos. La subestacin elctrica suministrar energa a dos trenes de gasdeshidratados de 600 MMSCFD cada uno (con previsiones de aadir un trenadicional), y este estar compuesto por un interruptor de 4,16 kV, con un esquemasecundario el cual alimentar todos los motores de carga de media tensin junto a4 transformadores de energa. Estos transformadores de tensin reducirn el nivelde tensin de 4,16 kV a 0,48 kV y estarn conectados en pares a dos (2) centrosde distribucin de energa, con esquemas secundarios selectivos, los cualesalimentarn a un total de 5 motores del centro de control, los cuales trabajan conbaja tensin.
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NDICE GENERAL
CONSTANCIA DE APROBACIN ........................................................................ ii
DEDICATORIA...................................................................................................... iiiRECONOCIMIENTOS Y AGRADECIMIENTOS.................................................. iv
RESUMEN............................................................................................................... v
LISTA DE FIGURAS............................................................................................... x
LISTA DE TABLAS ............................................................................................... xi
LISTA DE PLANOS ............................................................................................. xiv
SIGLAS.................................................................................................................. xv
INTRODUCCIN.................................................................................................... 1
CAPTULO 1 ........................................................................................................... 31.1 Planteamiento del problema....................................................................... 3
1.2 Objetivo General ....................................................................................... 4
1.3 Objetivos Especficos................................................................................ 4
1.4 Metodologa .............................................................................................. 4
CAPITULO II........................................................................................................... 6
BASES Y CRITERIOS GENERALES DEL DISEO ELCTRICO........................ 6
2.1 Alcance ..................................................................................................... 6
2.2 Bases de Diseo ........................................................................................ 62.3 Condiciones Ambientales .......................................................................... 7
2.4 Criterios del diseo.................................................................................... 8
2.5 Clasificacin del transformador................................................................. 8
2.6 Caractersticas del sistema......................................................................... 9
2.7 Sistema de control ..................................................................................... 9
2.8 Sistema de Proteccin................................................................................ 9
2.9 Niveles de Tensin .................................................................................. 10
2.10 Variaciones en el suministro de energa ................................................... 11
2.11 Factor de potencia ................................................................................... 11
2.12 Niveles de corto circuito.......................................................................... 12
2.13 Medicin de la carga ............................................................................... 12
2.14 Anlisis del sistema de energa ................................................................ 12
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2.15 Equipamiento.......................................................................................... 12
CAPTULO III ....................................................................................................... 15
ESTUDIO ELCTRICO......................................................................................... 15
PARTE I................................................................................................................. 15
ANALISIS DE CARGAS ....................................................................................... 15
1.1 Introduccin ............................................................................................ 15
1.2 Clculo de Transformadores.................................................................... 15
1.3 Clculo de los interruptores ..................................................................... 21
PARTE II ............................................................................................................... 27
CLCULO DE CORTO CIRCUITO...................................................................... 27
2.1 Introduccin ............................................................................................ 27
2.2 Clculo de la corriente de cortocircuito.......... .......................................... 302.3 Conclusiones ........................................................................................... 40
PARTE III .............................................................................................................. 40
ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA........................................................................ 40
3.1 Bases y Premisas ..................................................................................... 41
3.2 Escenarios y casos de estudio .................................................................. 41
3.3 Resultados del estudio de flujo de carga .................................................. 42
3.4 Conclusiones ........................................................................................... 47
PARTE IV.............................................................................................................. 47ARRANQUE DE MOTORES ................................................................................ 47
4.1 Introduccin ............................................................................................ 47
4.2 Bases y Premisas ..................................................................................... 48
4.3 Escenarios y Casos de Estudio................................................................. 49
4.4 Resultados del estudio de arranque de motores ........................................ 50
4.5 Conclusiones ........................................................................................... 55
CAPTULO IV ....................................................................................................... 57
CLCULOS ELCTRICOS................................................................................... 57PARTE I................................................................................................................. 57
CLCULO DE LOS ALIMENTADORES............................................................. 57
1. Para Baja Tensin.................................................................................... 57
2. Media Tensin......................................................................................... 59
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1.1 Criterios y Diseos Bsicos ..................................................................... 61
1.2 Caractersticas de Cable........................................................................... 62
PARTE II ............................................................................................................... 68
CLCULO DE LOS SERVICIOS DC Y SERVICIOS AUXILIARES................... 68
SERVICIOS DC..................................................................................................... 68
2.1 Cargas y Bateras estacionarias................................................................ 68
2.2 Conclusiones ........................................................................................... 74
SERVICIOS AUXILIARES EN CORRIENTE ALTERNA.................................... 74
2.3 Introduccin ............................................................................................ 74
2.4 Caractersticas del sistema....................................................................... 74
2.5 Caractersticas tcnicas generales ............................................................ 77
CAPTULO III ....................................................................................................... 81CLCULO DE PUESTA A TIERRA Y PROTECCIN CONTRA RAYOS ......... 81
3.1 Introduccin ............................................................................................ 81
3.2 Bases y Premisas ..................................................................................... 83
3.3 Procedimiento de Diseo......................................................................... 84
3.4 Anlisis de resultados.............................................................................. 90
3.5 Conclusiones ........................................................................................... 94
3.6 Recomendaciones.................................................................................... 94
Proteccin contra rayos........................................................................................... 953.7 Introduccin ............................................................................................ 95
3.8 Criterios generales................................................................................... 95
PARTE IV............................................................................................................ 102
CLCULO DEL SISTEMA DE ILUMINACIN ................................................ 102
4.1 Introduccin .......................................................................................... 102
4.2 Bases y Criterios.................................................................................... 102
4.3 Resultados............................................................................................. 103
CONCLUSIONES................................................................................................ 107RECOMENDACIONES....................................................................................... 109
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS................................................................... 110
BIBLIOGRAFA .................................................................................................. 113
[ANEXO 1] .......................................................................................................... 116
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[ANEXO 2] .......................................................................................................... 121
[ANEXO 3] .......................................................................................................... 122
[ANEXO 4] .......................................................................................................... 123
[ANEXO 5] .......................................................................................................... 124
[ANEXO 6] .......................................................................................................... 125
[ANEXO 7] .......................................................................................................... 131
[ANEXO 8] .......................................................................................................... 132
[ANEXO 9] .......................................................................................................... 133
[ANEXO 10] ........................................................................................................ 134
[ANEXO 11] ........................................................................................................ 135
[ANEXO 12] ........................................................................................................ 136
[ANEXO 13] ........................................................................................................ 137[ANEXO 14] ........................................................................................................ 138
[ANEXO 15] ........................................................................................................ 139
[ANEXO 16] ........................................................................................................ 140
[ANEXO 17] ........................................................................................................ 141
[ANEXO 18] ........................................................................................................ 150
[ANEXO 19] ........................................................................................................ 159
[ANEXO 20] ........................................................................................................ 167
[ANEXO 21] ........................................................................................................ 169
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LISTA DE FIGURAS
Figura Pg.
Figura 1.1: Diagrama unifilar para el escenario principal ..................... .............. 17
Figura 1.2: Configuracin de las celdas del interruptor de 4,16 kV.....................24
Figura 1.3: Interruptor de 34,5 kV......................................................................25
Figura 1.4: Configuracin del interruptor de 34,5 kV ......................................... 26
Figura 2.1 Circuito equivalente para motores ..................................................... 28
Figura 1. Terminales para techos planos.............................................................97
Figura 2. Instalacin de una sola vara de tierra...................................................98
Figura 3. Zona de proteccin segn lo indicado en la norma NFPA-780-2004.... 98
Figura 4. Radios de proteccin......................................................................... 101
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LISTA DE TABLAS
Tabla Pg.
Tabla 2.1 Niveles de Tensin.............................................................................10
Tabla 1.1 Demanda del PDC-01-3-PF de 4,16 kV..............................................18
Tabla 1.2 Demanda del MCC-01-2-PF de 0,48kV..............................................19
Tabla 1.3 Demanda del MCC-03-2-PF de 0,48kV..............................................20
Tabla 1.4: Cargas del PDC-01-3-FP...................................................................23
Tabla 1.5: Cargas del SWG-01-5-MES ..............................................................26
Tabla 2.2.1 Equivalentes de Thevenin proporcionados por PDVSA ................... 32
Tabla 2.1: Caso 1 Resultados para cortocircuito en todos los puntos del sistema 34
Tabla 2.1: Caso 1 Resultados para cortocircuito en todos los puntos del sistema
(Continuacin) ............................................................................35
Tabla 2.2: Caso 1 Resultados para medio ciclo de un cortocircuito.....................35
Tabla 2.3: Caso 2 Resultados para cortocircuito en el PDC-01-3-PF .................. 36
Tabla 2.4: Caso 2 Resultados para medio ciclo de un cortocircuito.....................36
Tabla 2.5: Caso 3: Cortocircuito trifsico en el punto MCC-01-2-PF ................. 37
Tabla 2.6: Caso 3: Comparacin de los resultados para cortocircuitos en ciclo38
Tabla 2.7: Caso 4: Resultados de la corriente de cortocircuito trifsico en el puntoMCC-03-2-PF bus.......................................................................39
Tabla 2.8: Caso 4 Comparacin de los resultados para el cortocircuito en ciclo
................................................................................................... 39
Tabla 3.1: Caso 1 Perfil de tensiones y comportamiento de las barras ................ 43
Tabla 3.2: Caso 1 Carga del transformador ........................................................43
Tabla 3.3: Caso 2 Perfil de tensiones y comportamiento de las barras ................ 44
Tabla 3.4: Caso 2 Carga del transformador ........................................................44
Tabla 3.5: Caso 3 Perfil de tensiones y comportamiento de las barras ................ 45Tabla 3.6: Caso 3 Carga del transformador ........................................................45
Tabla 3.7: Caso 4 Perfil de tensiones y comportamiento de las barras ................ 46
Tabla 3.8: Caso 4 Carga del transformador ........................................................46
Tabla 4.1: Caso 1 Perfil de la tensin y corriente de rotor trabado......................51
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Tabla 4.2: Caso 2 Perfil de la tensin y corriente de rotor trabado......................52
Tabla 4.3: Caso 3 Perfil de la tensin y corriente de rotor trabado......................53
Tabla 4.4: : Caso 4 Perfil de la tensin y corriente de rotor trabado....................54
Tabla 2.1: 34.5 kV SWG (SWG-01-5-MES) ......................................................70
Tabla 2.2: 34.5 kV SWG (SWG-01-5-MES) ......................................................70
Tabla 2.3: Cargas DC totales..............................................................................71
Tabla 3.1: Resultados para la corriente de cortocircuito de lnea a tierra.............91
Tabla 3.2: Resultados del Clculo de la malla de tierra de para la subestacin de
34,5kV........................................................................................92
Tabla 3.3: Resultados del Clculo de la malla de tierra de para la subestacin de
4,16kV........................................................................................92
Tabla 3.4: Resultados del Clculo de la malla de tierra de para la subestacin de0,48 kV.......................................................................................93
Tabla 3.5. Norma y radio de esferas equivalentes...............................................99
Tabla 3.6: Radios de proteccin a diferentes alturas para un solo mstil ........... 101
Tabla C4: Miscelneos datos de tableros de kv................................................. 121
Tabla C5: Datos del tablero de potencia de media tensin .................... ............ 122
Tabla 1-4-1: Valores de corriente continua....................................................... 123
Tabla 1:................................................................................................ 124
ANSI C84.1-1995 ............................................................................................ 131Tabla 1: Tensiones y rango nominales de operacin......................................... 131
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 132
Tabla A1: Capacidad de corriente de cables monopolares 600v para instalacin de
tubera a la vista........................................................................ 132
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 133
Tabla A2: Seleccin de calibres de cables para circuitos de motores de 460V para
instalacin en tubera a la vista.................................................. 133
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 134Tabla A3: Capacidades de corriente y factores de correccin ........................... 134
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 135
Tabla A4: Calibre mnimo de conductores armados con aislamiento PVC........ 135
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 136
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Tabla B1: Capacidad de corriente de conductores monopolares 5.000V-15.000V
para instalacin en tubera subterrnea ...................................... 136
PDVSA 90619.1.057 ....................................................................................... 137
Tabla B2: Tabla de seleccin de calibres de cables para motores de media tensin
para instalacin subterrnea en tubera ...................................... 137
NFPA 780-2004............................................................................................... 138
Tabla 384.22 Tamao de la tubera y dimetro del rea interior........................ 138
Tabla C1: Corrientes de cortocircuito permisibles para conductores de cobre
aislados 90C............................................................................139
Tabla 4.1 Factor de potencia para los puntos del caso 1.................................... 155
Tabla 4.2 Factor de potencia para los puntos del caso 2.................................... 156
Tabla 4.3 Factor de potencia para los puntos del caso 3.................................... 156Tabla 4.4 Factor de potencia para los puntos del caso 4.................................... 157
Tabla I: Clculos de Cables..............................................................................167
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LISTA DE PLANOS
Plano Pg.
Plano N 1 Diagrama unifilar general............................................................... 170
Plano N 2 Diagramas Unificares funcionales de Sistemas CC......................... 171
Plano N 3 Planos de ubicacin de los equipos................................................. 172
Plano N 4 Planos de puesta a tierra................................................................. 173
Plano N 5 Sistema de proteccin contra rayos.............. ................................... 174
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SIGLAS
AC Altern Current.ANSI American National Standard Institute.
ASTM American Society for Testing Materials.
CABEL Industria Venezolana de Cables Elctricos.
CEN Cdigo Elctrico Nacional.
CIGMA Complejo Industrial Gran Mariscal de Ayacucho.
COVENIN Comisin Venezolana de Normas Industriales.
DC Direct Current (a menos que se indique lo contrario).
EPRI Electric Power Research Institute.ETAP Electrical Transient Analyzer Program.
FLA Full Load Amperes
HV Hight Voltage.
IEC International Electrotechnical Commission.
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers.
LV Low Voltage
MV Medium Voltage.
MCC Centro de control de motoresNEMA National Electrical Manufactures Association.
NFPA National Fire Protection Association.
PAGMI Planta de Acondicionamiento de Gas para el Mercado Interno.
PDC Centro de Distribucin de Potencia
PDVSA Petrleos de Venezuela S.A.
S/E Subestacin.
THW Temperature-Humidity-Weather
VRLA Valve Regulated Lead Acid
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INTRODUCCIN
La creciente expansin de la industria petrolera que experimenta
Venezuela en los ltimos aos, ha trado como consecuencia la ampliacin y el
desarrollo de nuevas plantas de procesos de hidrocarburos, lo que produce como
consecuencia un aumento de la demanda elctrica a dicho sector. As, se hace
necesaria la concepcin de subestaciones y lneas elctricas que sean capaces de
suplir las demandas requeridas. Como parte de esta actividad, Empresas Y&V
desarroll la ingeniera bsica de nuevas plantas de procesos de hidrocarburos y
sus servicios.
En este escenario, la finalidad del presente Trabajo Especial de Grado fue
el desarrollo de la ingeniera bsica de una subestacin elctrica 34,5-4,16 kV
para alimentacin de una planta de acondicionamiento de gas para el mercado
interno, en el Complejo Industrial Gran Mariscal de Ayacucho (CIGMA)
localizado en el este de la Regin Oriental, en la Pennsula de Paria, en la
jurisdiccin del municipio Valdez en el Estado Sucre, adyacente al poblado de
Giria. y que servirn para un nuevo gasoducto que ir desde Cuman hasta
Puerto La Cruz.
Es preciso indicar que en lo sucesivo se referir como La Compaa, al
ente contratante de la ejecucin de la ingeniera bsica de una planta de
acondicionamiento de gas. De la misma manera, se denominar como El
Contratista a la empresa encargada de la ejecucin de la ingeniera contratada
(Y&V Ingeniera y Construccin).
El diseo de esta subestacin fue llevado a cabo bajo un orden de
prioridades establecido en cuanto a la seleccin de los criterios y decisionesfinales se refiere. En primer lugar, por indicacin de La Compaa, los criterios se
ajustaron a lo recomendado por las prcticas y normativa de PDVSA GAS
Igualmente, se consultaron normas y estndares de organismos reconocidos para
verificar la validez del diseo o en caso de ausencia de informacin de la primera.
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Sin embargo, la ltima palabra sobre las decisiones fue exclusiva de La Compaa
con punto de partida en los estudios realizados en el presente trabajo, pero slo
son avalados aqu aquellos que aseguran un desempeo seguro y dentro de las
normas y reglamentos a que haya lugar. Es decir, se realizaron los estudios
contratados y se recomendaron soluciones que fueron evaluadas por La Compaa
quin estuvo en potestad de cambiarlas, siempre con un sentido coherente, en
concordancia con sus necesidades y requerimientos.
El presente documento se ha estructurado en cuatro captulos. El Captulo
I presenta el planteamiento del problema, los objetivos generales y especficos y
la metodologa seguida. El Captulo II precisa las bases y criterios que sustentaron
la ejecucin de la ingeniera bsica planteada.
El Captulo III incluye el estudio elctrico, se puede destacar el anlisis
de carga, el estudio de cortocircuito, el estudio de flujo de carga y estudio de
arranque de motores. El Captulo IV presenta los clculos elctricos, lo cual
incluye el clculo de los alimentadores, clculos de los servicios de corriente
directa y de los auxiliares de corriente alterna, clculos de puesta a tierra, la
proteccin contra rayos y el uso de un software para el diseo de la iluminacin
exterior.
Se presentan luego, las conclusiones extradas del trabajo y se proponen
una serie de recomendaciones. Luego, se incluyen los anexos necesarios para la
completa comprensin del trabajo realizado.
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CAPTULO 1
La exploracin de gas que se registra en Venezuela en el norte de la
Pennsula de Paria, ha trado como consecuencia el desarrollo de nuevas plantasde acondicionamiento de gas, y con ello el requerimiento de demanda elctrica y
el consecuente diseo de nuevas subestaciones que sean capaces de suplir esa
carga.
El diseo del presente trabajo ser aplicado en la Planta de Acondicionamiento
de Gas para el Mercado Interno (PAGMI) en el Complejo Industrial Gran
Mariscal de Ayacucho (CIGMA) localizado en el este de la Regin Oriental, en
la Pennsula de Paria, en la jurisdiccin del municipio Valdez en el Estado Sucre,adyacente al poblado de Giria.
Para la alimentacin de la planta, se requerirn de dos subestaciones
elctricas: una de ella de distribucin en 34,5 kV y la segunda subestacin
elctrica del tipo reductora de 34,5 kV a 4,16 kV, lo cual implic la realizacin de
la ingeniera bsica con una memoria de clculo y en la cual se incluy estudios
del sistema de potencia, clculo de alimentadores y barras, clculo de iluminacin,
sistemas de puesta a tierra, proteccin contra descargas atmosfricas, entre otros.Adicionalmente, se elabor las especificaciones de los equipos de largo tiempo de
entrega, lista de materiales, cmputos mtricos, memorias descriptivas, planos,
entre otros.
1.1 Planteamiento del problema
El caso especfico estudiado en este proyecto es el desarrollo de
una nueva planta de acondicionamiento de gas en el oriente del pas, la
cual requerir de la alimentacin de energa elctrica por medio de una
subestacin nueva de 7,5 MVA aproximadamente, de 34,5 kV del lados
primario y 4,16 kV del lado secundario.
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1.2 Objetivo General
Realizar el diseo bsico de ingeniera para una subestacin elctrica
de 34,5 kV 4,16 kV y 7,5 MVA, que servir para la alimentacin de
una planta de acondicionamiento de gas para la industria petrolera.
Desarrollar un procedimiento normativo para diseos de este tipo de
instalacin, enmarcado dentro de un sistema de calidad corporativo.
1.3 Objetivos Especficos
Estudiar las bases y criterios de diseo del proyecto.
Estudiar las mejores opciones de ingeniera para el diseo desubestaciones elctricas.
Realizar las memorias: descriptiva, de clculo de especificaciones,
cmputos mtricos y de plano de las subestaciones elctricas.
Aplicar el procedimiento normativo para el diseo de S/E tipo.
1.4 Metodologa
Se asisti a charlas de induccin a un sistema de calidad
corporativo.
Se revis documentos en el Centro de Informacin Tcnica de
Empresas Y&V para obtener las normas y prcticas recomendadas
aplicables en el diseo de subestaciones elctricas en alta tensin.
Se revis la ingeniera conceptual del proyecto, ya desarrollada.
Se estudi y analiz las bases y criterios de diseo planteados para
la ingeniera bsica de este proyecto.
Se recopil los datos necesarios para el diseo bsico de ingeniera
de subestaciones elctricas de 34,5 kV 4,16 kV.
Se realiz los estudios del sistema de potencia requeridos: Estudio
de flujo de cargas, estudios de cortocircuito, arranque de motores,
entre otros
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Se realiz los clculos de los alimentadores en 34,5 kV y 4,16 kV.
Se realiz los clculos de los servicios auxiliares en Corriente
Alterna y Corriente Continua
Se realiz los clculos de puesta a tierra y proteccin contra rayos Se realiz los clculos necesarios para determinar la capacidad de
las barras
Se realiz los clculos de iluminacin exterior
Se aport a la realizacin de los siguientes planos:
o Diagrama unifilar general (key one line)
o Diagramas Unifilares funcionales de Sistemas CC
o Planos de Ubicacin de Equipos
o Sistemas de puesta a tierra plantao Sistemas de proteccin contra rayos
Se desarroll un procedimiento estandarizado del diseo de
subestaciones elctricas en media tensin
Se realiz un informe final y una presentacin del proyecto
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CAPITULO II
BASES Y CRITERIOS GENERALES DEL DISEO
ELCTRICO
Este captulo abarca los requerimientos generales y criterios generales del diseo
para el equipamiento, materiales y diseo de las instalaciones elctricas a ser
utilizadas en el proyecto: Planta de Acondicionamiento de Gas para el Mercado
Interno (PAGMI) en el Complejo Industrial Gran Mariscal de Ayacucho
(CIGMA) localizado en el este de la Regin Oriental, en la Pennsula de Paria,
en la jurisdiccin del municipio Valdez en el Estado Sucre, adyacente al poblado
de Giria.
2.1 Alcance
El alcance de este trabajo consiste en el desarrollo de la ingeniera
bsica de una subestacin elctrica de la Planta de Acondicionamiento de Gas
para el Mercado Interno. La Planta tendr la capacidad de procesar 1.000
MMSCFD de gas natural.
La estructura requerida para el desarrollo del presente trabajo es el
siguiente:
reas de proceso y servicio pblico
Electricidad
Edificaciones y sistemas de vas
2.2 Bases de Diseo
La instalacin elctrica debe proveer:
Seguridad al personal
Flexibilidad y Confiabilidad
Previsiones para requerimientos a futuro
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Selectividad en el sistema de proteccin
Equipamiento con adecuada capacidad de interrupcin,
capacidad de corriente continua, niveles de aislamiento y
requerimientos y condiciones de operacin, todos ellos
como lo requieren los sistemas de tensin
2.3Condiciones Ambientales
Los datos metereolgicos expuestos a continuacin fueron propocionados por el
cliente, en este caso, PDVSA.
Altura sobre el nivel del mar: 15 mTipo de atmsfera: Tropical hmeda y salina
Direccin predominante del viento: Nor-Noreste con variaciones al Sur-
Sureste
Velocidad del viento promedio: De 4 a 10 mph a 10 metros sobre el
nivel del suelo (70 mph a 10 m sobre el
nivel del suelo para diseo mecnico)
Precipitaciones: Promedio: 1.096 mm/ao
Mximo: 139 mm (Tiempo: 15min) /60,96 mm/h
Presin Baromtrica: Entre 1,0291 kg / cm2 y 1,0257 kg / cm2
(entre 14,589 y 14,637psig)
Temperatura para bulbo seco: 35C (95F ) para diseo
Temperatura para bulbo hmedo: 25C (77F)
Temperatura ambiente promedio: 27 30 C (80,6 86 F)
Humedad relativa: 80 % para diseo y 72 % promedio
Tratamiento ssmico: 55 y 65 cm/seg2 lo cual equivale a unpeligro ssmico de Zona 7
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2.4Criterios del diseo
El servicio pblico de electricidad ser suministrado por CIGMA, el cual
la genera a su vez.
Las tensiones manejadas sern de 34,5 kV, 4,16 kV y 0,48 kV
Habrn dos (2) alimentadores principales.
El sistema de tensin de 34,5 kV.
Se utilizar cables subterrneos y superficiales.
La frecuencia del sistema es de 60 Hz.
La capacidad de suministro de electricidad y el sistema de distribucindebe ser capaz de proveer continuamente el 120% de la carga total para
condiciones normales, esto calculado en concordancia con la norma PDVSA
N-252 [1] y con la carga aplicable, sin exceder los lmites de tensin y de los
equipos.
En general la subestacin ser del tipo radial secundario selectivo con
transferencia automtica, operado con dos (2) interruptores llegada
normalmente cerrados y un (1) interruptor de enlace normalmente abierto. Lostransformadores segn las normas PDVSA N-201 [[2]] y PDVSA N-252 [1],
deben tener auto enfriamiento (ONAN) de 65C con previsiones para un
enfriamiento forzado (ONAF) de 65C. Cada transformador debe ser
dimensionado para que en su etapa de auto enfriamiento de 65C sea capaz de
suministrar el 120% de la demanda mxima de la carga servida.
2.5Clasificacin del transformador
La clasificacin del transformador depender del arranque del motor ms
grande, se debe cuidar que la tensin en los terminales, no est por debajo del
80% del nivel de operacin normal.
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2.6Caractersticas del sistema
Las caractersticas del suministro principal sern: la tensin de 34,5 kV
trifsico, frecuencia de 60 Hz, resistencia de la tierra de 400A, niveles de
cortocircuito de 2.895 MVA y el suministro principal debe ser desde un suiche
de media tensin de 34,5 kV.
2.7Sistema de control
El sistema de control de supervisin debe ser instalado en el edificio de la
subestacin elctrica con un monitor que est alineado con: los interruptores,el centro de control de motores y los equipos elctricos, en la subestacin
localizados dentro y fuera del rea de procesamiento, para un fcil acceso. El
sistema debe tener un indicador local del estatus. Las funciones de emergencia
deben incluir las siguientes funciones:
Sobrecarga
Descarga
Obstrucciones Carga insuficiente
Proteccin contra fallas a tierra por arcos de bajo nivel
Proteccin contra altas temperaturas
2.8Sistema de Proteccin
El esquema de proteccin debe ser diseado para la proteccin del
personal de cualquier dao, para minimizar el dao de los componentes del
sistema elctrico y el aislamiento de una porcin del sistema en caso de falla.
La localizacin de los rels de proteccin debe estar basada en el
estudio de las condiciones de falla por lo cual el sistema de proteccin debe
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estar incorporado. El sistema de rels de proteccin debe ser selectivo y la
localizacin debe estar coordinada con un respaldo en caso de que las
protecciones lleguen a fallar.
2.9Niveles de Tensin
La distribucin del sistema diseado, debe incluir tensiones de
distribucin primarias y secundarias, motores, iluminacin, circuitos en ramas
de los instrumentos.
Tabla 2.1 Niveles de Tensin
Media tensin (Fuente primaria):Tensin:34,5 kV
Fases: 3
Media tensin:Tensin : 4,16kV
Fases: 3
Baja tensin:
Tensin: 480V
Fases: 3
Tierra: Slida
Motores:
200 HP 7.000 HP / 4,16 kV / Fases: 3
0,75 HP 199 HP / 480 V / Fases :3
Fraccional / 120 V / Fases :3
Iluminacin externa:Tensin: 208 V
Fases: 3
Instrumentacin:Tensin: 120 V
Fases: 1
Procesos exteriores:Tensin:480 V Fases: 3
Tensin: 120V Fases: 1
Calentador de espacio del motor:
< 1800 W: Tensin: 120 V Fases:1
> 1801 W: Tensin: 208 V Fases:2
Otros Calentadores:
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Otros:Control de energa: 120 VAC
Control de energa: 125 VDC
Suministro de energa de emergencia: Tensin: 480 V Fases:3
Suministro de energa ininterrumpida: Tensin: 208/120V Fases: 3/1
2.10 Variaciones en el suministro de energa
Las desviaciones y variaciones desde los voltajes de la planta hasta
el tipo de tensin de los equipos deben ser los siguientes:
Condiciones de estado estable: 5%
Arranque o reaceleracin del motor o grupo de motores: 10%, -20% La tensin del cable no debe ser excedida, como un porcentaje de la
tensin nominal entre la lnea y el neutro:
Alimentador de motores 5% a mxima carga
Alimentador del alumbrado 2%
Alimentador del tablero de
alumbrado
1%
Las tensiones por encima del 80% no deben afectar las operaciones
de la planta
Las tensiones por debajo del 80% de duracin no mayor de 0,2
segundos sern el resultado de la reenergizacin instantnea de
cargas vitales y esenciales
Las tensiones por debajo del 80% de duracin entre 0,2 y 4
segundos sern el resultado de la reenergizacin de las cargas
selectivas
2.11 Factor de potencia
Todas las nuevas instalaciones sern diseadas para un factor de
potencia de por lo menos 0,90 en retraso. Factores de potencia superiores
pueden ser requeridos dependiendo de la utilidad y los requerimientos.
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2.12 Niveles de corto circuito
Todos los equipos sern capaces de resistir los efectos de la
corriente de corto circuito que pase a travs del sistema en caso de falla.
Los niveles de corto circuito de los equipos y cables de media
tensin, estarn basados en la operacin paralela de todos los suplidores.
Para la media y baja tensin secundaria en la subestacin, los
niveles de corto circuito sern calculados con una lnea del interruptor
abierta y con el interruptor de enlace cerrado.
2.13
Medicin de la carga
El estudio de la demanda consistir en la determinacin y
aplicacin de los siguientes factores: carga pico, mxima demanda, factor
de demanda, factor de diversidad, factor de carga y la demanda
coincidente, para encontrar la demanda continua, la carga pico de 15
minutos, y la mxima carga conectada, de acuerdo con PDVSA
90619.1.053-1993 [3].
2.14 Anlisis del sistema de energa
El estudio evaluar los requerimientos de los suplidores de energa
de la Planta, y la configuracin de la distribucin de la energa y la
estabilidad de los requerimientos y la habilidad de crecer con la
produccin y la operacin de los requerimientos.
2.15 Equipamiento
Alimentadores:
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Deben tener niveles continuos iguales a los de la demanda total de
la carga mxima suministrada por una barra o un transformador del
tipo ONAF, o superior. Para la seleccin secundaria de la subestacin,
el ajuste mximo debe estar determinado por el interruptor de enlace
del alimentador cerrado.
Interruptores:
Los interruptores y controladores deben seguir los lineamientos del
PDVSA N-201-1993, Secciones 3, 8, 9 y la Gua de Diseo de
Ingeniera PDVSA 90619.1.053-1993 [3] 90619.1.054.1993 [4] y las
Especificaciones Tcnicas para interruptores de media y baja tensin.
Transformadores:
Los transformadores deben ser de aceite completamente,
auto ventilados, sellados y de tipo exterior. Desde los
alimentadores hasta los transformadores deben ser capaces de
soportar todas la corrientes a 65C. Los transformadores deben ser
de 10MVA o superiores, esto debe incluir la proteccin diferencial.El lado primario debe estar conectado con una
configuracin delta y el lado secundario debe estar conectado con
la configuracin estrella
Motores:
Los motores de media tensin deben estar en concordancia
con la API 541-1995 [5]. Los motores de baja tensin deben estar
en concordancia con IEEE 841-2001[6]. Los motores elctricos
debern poseer una alta eficiencia.
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Los motores de induccin de media tensin, 149,2 kW (200
HP hasta 7.000 HP) y mayores, debern ser de 4.000 V, 60 Hz, del
tipo jaula de ardilla, adecuados para altas tensiones. Los motores de
baja tensin de 0,56 hasta 149,2 kW sern de 460 V.
Cables:
Conductores de 2,5 mm2, del tipo TC, resistentes al sol y los cables
que van directamente a la carga deben ser resistentes al hidrocarburo
aliftico .
Puesta a tierra:
Para la subestacin en los puntos de transformacin, la malla de
puesta a tierra debe estar diseada en concordancia con la IEEE 80-
2000. Los conductores de la malla deben ser de cobre para soportar el
peor caso de condicin de falla. Para el sistema de baja tensin (por
debajo de 600V) debe tener un neutro slidamente puesto a tierra. Para
los sistemas de media tensin (4,16 kV) debe tener una baja resistencia
de tierra, con disparo de falla a tierra. A su vez, es necesario acotar queel Cliente exigi el uso de anillos de proteccin alrededor de las
edificaciones.
Proteccin contra rayos:
El objetivo principal de la proteccin de la vida y la
propiedad contra los rayos es la de prever el dao en caso de
descargas, que puedan entrar o dejar daos permanentes o prdidas.
El diseo de la proteccin contra rayos se realizar bajo la norma
NFPA-780-2004.
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CAPTULO III
ESTUDIO ELCTRICO
PARTE IANALISIS DE CARGAS
1.1Introduccin
Previamente al dimensionamiento y/o seleccin de los componentes del
sistema, se debe tener un conocimiento detallado del tipo de carga asociado al
sistema. A continuacin se proceder a develar las caractersticas de la carga.
En el Anexo N 1 se encontrar informacin detallada de algunas consideraciones.
1.2Clculo de Transformadores
En el circuito elctrico propuesto encontramos, dos (2)
transformadores (XFR-01-5/3-PF y XFR-02-5/3-PF) los cuales reducirn
la tensin desde 34,5 a 4,16 kV. Esta subestacin manejar dos (2)
mdulos de tratamiento de gas de 600 MMSCFD cada uno, (con
previsiones para dos mdulos a futuro), estarn compuestos por un Centro
de Distribucin de Potencia de 4,16 kV (PDC-01-3-PF), con un esquema
de secundario selectivo, alimentando todos los motores de media tensin
por medio de cuatro (4) transformadores de distribucin.
Estos transformadores (XFR-01-3/2-PF, XFR-02-3/2-PF, XFR-03-
3/2-PF y XFR-04-3/2-PF) reducirn los niveles de tensin desde 4,16 kV a
0,48 kV y estarn conectados a dos (2) Centros de Control de Motores
(MCC-01-2-PF y MCC-03-2-PF). Estos MCCs estarn conectados a
travs de un esquema secundario selectivo para dirigir la tensin a los
motores de baja tensin.
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Un generador elctrico con una mquina de diesel de respaldo ser
respaldada por un tercer MCC (MCC-02-2-PF) para alimentar las cargas
vitales de la planta.
Igualmente, desde el PDC-01-3-PF, sern conectados dos (2)
transformadores, para alimentar las edificaciones instaladas (XFR-01-3/2-
B) y la subestacin principal elctrica de servicios auxiliares de 0,48 kV
as como la sala principal de control de cargas. (XFR-01-3/2-MES).
Los transformadores de distribucin XFR-03-3/2-PF y XFR-04-
3/2-PF, compuestos por previsiones para mdulos de tratamiento de gas
futuros, as como tambin, por el MCC-03-2-PF, el cual se consider parael calculo de la carga y ser considerado para el diseo de todo el sistema.
1.2.1 Bases y Premisas
Las bases y premisas que fueron establecidas se encuentran a
continuacin:
Los transformadores fueron diseados basados en la premisa N-1(un transformador fuera de servicio y otro en operacin).
La demanda continua se calcul como la suma de toda la carga
continua y el 50% de la intermitente.
La carga pico de 15 minutos se calcul como la suma de la carga
continua, el 50% de la carga intermitente y el 10% de la de espera.
La carga conectada se calcul como la suma de la carga continua,
la intermitente y la de espera.
Las capacidades de potencia y distribucin de los transformadores
ONAF fueron obtenidas basados en la carga pico de 15 minutos,
multiplicando por un factor de diseo igual a 1.2.
Los transformadores de potencia y de distribucin fueron
dimensionados as como sus capacidades ONAN por la igualdad o
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superioridad de la demanda elctrica, multiplicando por el factor de
1,2.
1.2.2 Escenario
Este estudio fue realizado por el anlisis de un escenario principal,
como muestra la figura a continuacin.
Cada transformador fue dimensionado considerando un escenario,
en el cual uno de los transformadores est fuera de servicio. Los dems
transformadores estn en total capacidad de suplir la carga de las barras
que alimentan, con el enlace normalmente cerrado.
Figura 1.1: Diagrama unifilar para el escenario principal
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1.2.3 Resultados
Transformador 34,5/4,16 kV dimensionado por el PDC-01-3-PF
De la lista de carga, el resultado para el Centro de Distribucin de Potencia
es el mostrado a continuacin:
Tabla 1.1 Demanda del PDC-01-3-PF de 4,16 kV
Demanda kVA
Demanda Continua 5.653
Carga Pico a los 15 min 5.875Mxima Carga conectada 9.552
La demanda continua estimada por el Centro de Distribucin de Potencia
de 4,16 kV fue de 5.653 kVA, mientras que la de la carga pico a los 15 minutos
fue de 5.875 kVA. Esto implica una capacidad ONAF mnima para
transformadores de 34,5/4,16 kV de 5.875 x 1,2 = 7.050 KVA. Los
transformadores que cumplen con ese criterio son los de 7.500/9.375 kVA
ONAN/ONAF.
Con la instalacin de los transformadores 7.500/9.375 kVA, la mxima
corriente debe ser:
A157kV5,343
kVA9.375I High =
= (1.1)
A301.1kV16,43
kVA9.375I Low =
= (1.2)
Basada en estas corrientes, los alimentadores principales, barras y ductos
de barras fueron dimensionados.
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Transformador 4,16/0,48 kV dimensionado por el MCC-01-2-PF
De la lista de carga, el resultado para el Centro de Distribucin de
Potencia es el mostrado a continuacin:
Tabla 1.2 Demanda del MCC-01-2-PF de 0,48kV
Demanda kVA
Demanda Continua 852
Carga Pico a los 15 min 892
Mxima Carga conectada 1.678
La demanda continua estimada por el Centro de Distribucin de
Potencia de 4,16 kV fue de 852 kVA, mientras que la de la carga pico a los
15 minutos fue de 892 kVA. Esto implica una capacidad ONAF mnima
para transformadores de 4,16/0,48 kV de 892 x 1,2 = 1.070 KVA. Los
transformadores que cumplen con ese criterio son los de 1.500/1.725 kVA
ONAN/ONAF.
Con la instalacin de los transformadores 1.500/1.725 kVA, lamxima corriente debe ser:
A240kV16,43
kVA1.725I High =
= (1.3)
A078.2kV48,03
kVA1.725I Low =
= (1.4)
Basada en estas corrientes, los alimentadores principales, barras y
ductos de barras fueron dimensionados.
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Transformador 4,16/0,48 kV dimensionado por el MCC-03-2-PF
De la lista de carga, el resultado para el Centro de Distribucin de
Potencia es el mostrado a continuacin:
Tabla 1.3 Demanda del MCC-03-2-PF de 0,48kV
Demanda kVA
Demanda Continua 254
Carga Pico a los 15 min 265
Mxima Carga conectada 451
La demanda continua estimada por el Centro de Distribucin de
Potencia de 4,16 kV fue de 254 kVA, mientras que la de la carga pico a los
15 minutos fue de 265 kVA. Esto implica una capacidad ONAF mnima
para transformadores de 4,16/0,48 kV de 265 x 1,2 = 318 kVA. Los
transformadores que cumplen con ese criterio son los de 1.000/1.150 kVA
ONAN/ONAF.
Con la instalacin de los transformadores 1.000/1.150 kVA, la
mxima corriente debe ser:
A160kV16,43
kVA1.150I High =
= (1.5)
A385.1kV48,03
kVA1.150I Low =
= (1.6)
Basada en estas corrientes, los alimentadores principales, barras yductos de barras fueron dimensionados.
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1.2.4 Conclusiones
De los casos analizados se puede concluir lo siguiente:
Los transformadores de 7,5/9,375 MVA de 34,5/4,16 kV deben ser
capaces de suplir potencia a la carga de media y baja tensin del
PDC-01-3-PF.
En concordancia con los estndares del fabricante, el tipo de las
barras de 4,16 kV del PDC-01-3-PF debe ser por lo menos 2.000A.
Los transformadores de 1,5/1,725 MVA de 4,16/0,48 kV deben ser
capaces de suplir potencia a las cargas de baja tensin del MCC-
01-2-PF. En concordancia con los estndares del fabricante, el tipo de las
barras de 0,48 kV del MCC-01-2-PF debe ser de por lo menos
3.000 A.
Los transformadores de 1,0/1,150 MVA de 4,16/0,48 kV deben ser
capaces de suplir potencia a las cargas de baja tensin del MCC-
03-2-PF.
En concordancia con los estndares del fabricante, el tipo de las
barras de 0,48 kV del MCC-03-2-PF debe ser de por lo menos
1.600 A.
1.3Clculo de los interruptores
La alimentacin principal ser proporcionada por PDVSA por la
subestacin elctrica secundaria S8, a travs de dos (2) cables de 34,5 kV, que
estarn conectados a un interruptor de 34,5 (SWG-01-5-MES), en un esquema
secundario selectivo, localizado en la subestacin principal de PAGMI.
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1.3.1 Clculo de la carga
Centro de Distribucin de Potencia de 4,16 kV
El Centro de Distribucin de Potencia (PDC-01-3-FP) ser una
nueva pieza en el equipo, conformado por quince (15) celdas, las cuales
estarn distribuidas como sigue: dos (2) interruptores de llegada de
7,5/9,375 MVA ONAN/ONAF, transformadores de 34,5/4,16 kV, un (1)
enlace de barra en el centro de distribucin de potencia y doce (12) celdas
de salientes para asignar: interruptores y fusible-contactor.
De acuerdo con la norma PDVSA N-201 [2], la barra principal ylos alimentadores, deben ser igual al mximo transformador autoventilado.
Entonces, la barra principal y la barra principal ser:
A1.301kV16,43
kV9.375In =
= (1.7)
La capacidad tomada fue la de la tabla C4 de PDVSA 90619.1.053-
1993 [3] (Anexo N 2), donde el alimentador y el interruptor de enlacedebe tener una capacidad de corriente continua de 2.000 A, as como la
barra.
De la tabla C5 de la misma norma (Anexo N 3), los alimentadores
de salida de los interruptores deben tener una capacidad de corriente
continua de 1.200 A.
Los arrancadores de los motores de media tensin deben ser a plenatensin, no reversibles y de una sola velocidad. El tamao del arrancador
debe seguir lo establecido en la tabla 1-4-1 de la NEMA ICS-3-00-1993
[7] (Anexo N 4). El valor de los caballos de fuerza de los motores debe
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ser menor o igual a 1.250 HP, a 4.000 V, con un tamao NEMA de H2,
con una corriente continua correspondiente de 180 A.
La tabla a continuacin muestra la potencia requerida por cada
celda de 4,16 kV del Centro de Distribucin de Potencia.
Tabla 1.4: Cargas del PDC-01-3-FP
CELDAS DEL PDC CARGA DISEADA
DESCRIPCIN MVA or HP ACLASIFICAIN
NOMINAL
CLASIFICACINNOMINAL FUSIBLE-
CONTACTORXFR-01-5/3-PF
9,375 MVA 1.301 2.000 -
XFR-02-5/3-PF9,375 MVA 1.301 2.000 -
XFR-01-3/2-B1,5 MVA 208 1.200 -
XFR-01-3/2-MES 0,5 MVA 69 1.200 -XFR-01-3/2-PF
1,725 MVA 240 1.200 -
XFR-02-3/2-PF1,725 MVA 240 1.200 -
XFR-03-3/2-PF1,150 MVA 160 1.200 -
XFR-04-3/2-PF1,150 MVA 160 1.200 -
BUS-TIE CELL- 1.301 2.000 -
COMPRESOR #1 DELREGENERADOR DE GAS
DEL PRIMER TREN
350 HP 79 - H2 (180A)
COMPRESOR #2 DELREGENERADOR DE GAS
DEL PRIMER TREN350 HP 79 - H2 (180A)
COMPRESOR #3 DELREGENERADOR DE GAS
DEL PRIMER TREN350 HP 79 - H2 (180A)
COMPRESOR #1 DE AIREDEL PRIMER TREN
300 HP 34 - H2 (180A)
COMPRESOR #2 DE AIREDEL PRIMER TREN
300 HP 34 - H2 (180A)
COMPRESOR #1 DELREGENERADOR DE GASDEL 2 TREN (FUTURO)
450 HP 79 - H2 (180A)
COMPRESOR #2 DELREGENERADOR DE GASDEL 2 TREN (FUTURO)
450 HP 79 - H2 (180A)
COMPRESOR #1 DE AIREDEL 2 TREN (FUTURO)
300 HP 34 - H2 (180A)
COMPRESOR #2 DE AIREDEL 2 TREN (FUTURO)
300 HP 34 - H2 (180A)
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Donde:
XFR-01-5/3-PF / XFR-02-5/3-PF: transformadores de
34,5/4,16 kV.
XFR-01-3/2-B: transformador de 4.16/0,48 kV para PDC
para las edificaciones.
XFR-01-3/2-MES: Transformador 4,16/0,48 kV para PDC
para la subestacin principal, sala de control y para la planta
de tratamiento de agua rnegras.
XFR-01-3/2-PF / XFR-02-3/2-PF: Transformadores de
4,16/0,48 kV para MCC-01-2-PF.
XFR-03-3/2-PF / XFR-04-3/2-PF: Transformadores de4,16/0,48 kV para MCC-03-2-PF.
Figura 1.2: Configuracin de las celdas del interruptor de 4,16 kV
Interruptor de 34,5 kV (SWG-01-5-MES)
El interruptor SWG-01-05-MES traer una nueva pieza al equipo,
conformada por diez (10) celdas, las cuales se encuentran distribuidas por:
dos (2) celdas para los interruptores de llegada desde las lneas de 34,5 kV,
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ENLACESWG-01-5-US
34,5 kV ALIMENTADORES DEENTRADA
BLOQUE1
&
2
(FUTURO)
XFR-01-5/3
-PF
XFR-02-5/3
-PF
BLOQUE1
&
2
(FUTURO)
BLOQUE6
&
12
(FUTURO)
BLOQUE6
&
12
(FUTURO)
dos (2) celdas de enlace de barras en el centro del interruptor (uno para
enlace y otro para transicin de barra) y seis (6) celdas de salida con
interruptores de potencia.
De acuerdo con la informacin dada por PDVSA, el total estimado
de carga es de 50 MVA. Tomando como factor de diseo 1,2, la carga
estimada para el interruptor es de 60 MVA. Luego la barra principal, el
alimentador y el interruptor de enlace tendrn una capacidad determinada
por:
A1.004kV34,53
kVA60.000In =
= (1.8)
Sin embargo, la capacidad es tomada del estndar del fabricante
(Siemens), y es de 1.200 A.
Los interruptores salientes de alimentacin deben tener una
capacidad de corriente continua de 1.200 A.
La figura 2. muestra el diagrama unifilar del interruptor de 34,5kV:
Figura 1.3: Interruptor de 34,5 kV
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Tabla 1.5: Cargas del SWG-01-5-MES
Celdas del Interruptor de34,5 kV Carga Diseada
Descripcin MVA or HP A
Rating Nominaldel Interruptor
XFR-01-5/3-PF 7,5/9,375 125,65/157,07 1.200
XFR-02-5/3-PF 7,5/9,375 125,65/157,07 1.200
Donde:
XFR-01-5/3-PF: transformador de 34,5/4,16 kV para PDC para la
planta de deshidratacin (Tren #1), planta de deshidratacin (Tren #2Futuro) y rea de servicios generales.
XFR-02-5/3-PF: transformador de 34,5/4,16 kV para PDC para la
planta de deshidratacin (Tren #1), planta de deshidratacin (Tren #2
Futuro) y rea de servicios generales.
La Figura 1.4 muestra la configuracin del interruptor de 34,5 kV:
Figura 1.4: Configuracin del interruptor de 34,5 kV
Donde:
1 y 2: alimentador de llegada desde las lneas de 34,5 kV.
3 y 4: Bloques 6 y 12 (Futuros).
5 y 6: Bloques 1 y 2 (Futuros).
7 y 8: Celdas de los interruptores para XFR-01-5/3-PF.
9 y 10: Celda de enlace de barra.
1 3 245 7 9 10 68
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1.3.2 Recomendaciones
Es recomendable el uso de barras principales con capacidad de 1.200
A.
Es recomendable el uso de alimentadores de llegada e interruptores de
enlace de barras de 1.200 A.
Los interruptores de los alimentadores de salida deben tener una
capacidad que concuerde con la tabla 1.5, con una corriente de corto
circuito de 40 kA.
Los interruptores deben estar equipados con un interruptor y un
contactor vaco.
Deben estar equipadas con celdas de espera en los interruptores.
PARTE II
CLCULO DE CORTO CIRCUITO
2.1Introduccin
Hasta el mejor diseo de un sistema elctrico ocasionalmente puede sufrirun cortocircuito que trae como consecuencia la aparicin de corrientes
anormalmente altas. Los equipos de proteccin contra sobrecorrientes como lo
son interruptores y fusibles deben estar acondicionados para aislar los circuitos
adyacentes a la falla y de esta forma evitar el dao del mismo. Otras partes del
sistema como lo son cables, seccionadores e interruptores de transferencia, deben
ser tales que soporten cambios mecnicos y de temperatura a consecuencia del
paso de un flujo de corriente por ellos. Las magnitudes de las corrientes de
cortocircuito usualmente estn estimadas por clculos previamente realizados, y
los equipos dispuestos en el diseo dependen de los mismos.
El flujo de corriente durante la existencia de un cortocircuito en cualquier
punto del sistema est limitado por la impedancia del circuito y de los equipos,
vista por el punto de falla. Estos flujos no son directamente proporcionales al
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tamao de la carga en el sistema. Sin embargo, la adicin de nuevas cargas al
sistema que pueden aumentar la capacidad, puede que no represente un gran
cambio en la carga, pero un incremento en la corriente de cortocircuito.
El anlisis de cortocircuito para nuestro proyecto, puede ser analizado por
el tamao como por ejemplo:
Mquinas de Induccin: los motores del tipo jaula de ardilla pueden
contribuir con la corriente de falla ante un cortocircuito. Esta es generada
por la inercia que traen los motores y la presencia de flujo producido por la
induccin desde el estator. Mientras el flujo decaiga se produce una
disminucin de tensin causada por los terminales del motor, lacontribucin de corriente del motor de induccin se reduce
progresivamente hasta desaparecer completamente despus de algunos
ciclos. Se utiliza el circuito equivalente,
Figura 2.1 Circuito equivalente para motores
Pero el valor de la reactancia equivalente se aproxima al infinito; como
consecuencia, los motores de induccin son considerados nicamente con
reactancia subtransitoria Xd. Este valor vara hacia arriba desde la reactancia de
rotor trabado hasta el decaimiento de la corriente del motor que contribuye al
cortocircuito.
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Sistemas elctricos: en los sistemas se encuentran presentes los
generadores remotos los cuales son una de las fuentes principales de
cortocircuito, stos espordicamente entregan corriente a travs de los
transformadores.
Los sistemas de generacin en su gran mayora se encuentran distantes
de la subestacin.
2.1.1 Fundamentos de los Clculos de cortocircuito
Las corrientes de cortocircuito se basan en la ley de Ohm,
Z
E
Z
EI
= (2.1)
Donde,
E Tensin de la fuente
Z Impedancia existente entre la fuente y el punto de cortocircuito
En su mayora los sistemas industriales tienen fuentes mltiples
suplidoras de corriente en caso de un cortocircuito mientras que cada
motor pueda contribuir. El primer paso para el clculo de la corriente decortocircuito es la simplificacin de las fuentes mltiples.
2.1.2 Tipos de cortocircuito
Segn la norma IEEE 141-1993, en los sistemas industriales los
cortocircuitos trifsicos son frecuentemente los nicos considerados para
el estudio, ya que para este tipo de falla los resultados arrojados son los de
mayor magnitud.Los cortocircuitos lnea a lnea son aproximadamente 87% de la
corriente de cortocircuito trifsico. Los del tipo lnea a tierra pueden
ubicarse desde unos pocos porcentajes hasta un 125% de la corriente de
cortocircuito trifsica en los sistemas de servicio. En los sistemas
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industriales las corrientes de cortocircuito para fallas lnea a tierra mayores
a las trifsicas son raramente vistas, excepto cuando la falla ocurre cerca
del devanado estrella slidamente a tierra en generadores, o en
transformadores con dos devanados y configuracin delta estrella.
Si se asume una condicin de cortocircuito trifsica se simplifican
los clculos de la misma. El sistema, incluyendo su cortocircuito, se
mantiene simtrico con respecto a su neutro, estando o no a tierra a pesar
de las conexiones estrellas o delta de los transformadores. La corriente
balanceada de cortocircuito trifsico puede ser calculada usando el modelo
monofsico equivalente.
2.1.3
Pasos para el clculo de la corriente de cortocircuito
Los pasos para realizar el clculo de la corriente de cortocircuito son los
siguientes:
Preparar el diagrama unifilar del sistema a estudiar
Recolectar y convertir todas la impedancias
Combinar las impedancias
Calcular la corriente de cortocircuito
2.2Clculo de la corriente de cortocircuito
Es importante recordar que para el clculo de la corriente de cortocircuito
se debe tener presente la existencia de interruptores, se puede destacar dos
corrientes como lo son: corriente simtrica y asimtrica.
Para el clculo de la capacidad de corriente de interrupcin asimtrica
segn la norma IEEE 141-1993, se utiliza la siguiente expresin:
kVenoperacindeTensin3
MVAennominalnInterrupcikAenasimtricaninterrupcideCapacidad
= (2.2)
El resultado de calcular corriente de cortocircuito rms de interrupcin debe
ser comparado con el de la capacidad de interrupcin de los interruptores. (Se nota
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que la carga de interrupcin calculada es realmente simtrica slo si el factor
multiplicativo es igual a uno (E/X=1). La capacidad de corriente de interrupcin
simtrica de los interruptores se calcula gracias a la siguiente expresin:
operacindeTensin
mximaTensinnominalsimtricaCorrientesimtricaninterrupcideCapacidad
= (2.3)
La corriente encontrada no debe exceder la mxima corriente de
interrupcin simtrica del equipo, ya que de lo contrario el interruptor utilizado no
soportara el flujo de corriente en caso de falla.
Para el desarrollo de nuestro estudio de cortocircuito, se han establecido
las siguientes bases y premisas:
El sistema elctrico modelado y los estudios de simulacin fueron hechos
bajo un software especializado: Electrical Transient Analyzer Program
(ETAP) en su versin 5.0.3, el cual es un programa para analizar, disear,
construir y modificar sistemas de potencia.
Para el estudio de cortocircuitos de media y baja tensin se model en el
software de la siguiente forma: un (1) interruptor de llegada abierto y un
(1) interruptor de enlace cerrado. Con el propsito de ilustrar, todos los
resultados presentados como condicin normal son: interruptores de
llegada cerrados y interruptores de enlace abiertos.
Para la modelacin del sistema es necesario contar previamente con
equivalentes de thevenin de corriente e impedancia, estos fueron
proporcionados por PDVSA.
Los valores establecidos fueron:
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Tabla 2.2.1 Equivalentes de Thevenin proporcionados por PDVSA
Corriente de cortocircuito trifsico 35,22 kA
Corriente de cortocircuito monofsico 34,13 kA
Resistencia de secuencia positiva 0,0179
Reactancia de secuencia positiva 0,6218
Resistencia de secuencia cero 0,0187
Reactancia de secuencia cero 0,6814
Todas las cargas elctricas estn basadas en estimaciones mecnicas y de
procedimiento. Ellas fueron modeladas para la peor condicin, con una
operacin del 90% de su carga nominal, cuando no se tenan informacinadicional.
Los transformadores, la eficiencia de los motores, el factor de potencia,
entre otros; fueron modelados utilizando informacin proporcionada por la
librera del ETAP, la cual estuvo basada en ANSI C57.12.10-1997[8].
El factor de demanda fue establecido de la siguiente manera: 100% para
cargas continuas, 50 % para cargas intermitentes y 10 % para las de
espera.
Las corrientes de cortocircuito que son presentadas a continuacin son las
que arroja como resultado el ETAP
Corriente de Cortocircuito trifsica (Capacidad de carga)
Con este resultado se puede obtener: corriente momentnea rms
simtrica y asimtrica, la corriente momentnea pico asimtrica y la
corriente de interrupcin rms simtrica y la corriente de cortocircuito
asimtrica con su respectivo factor multiplicativo. Esos factores
multiplicativos se encuentran establecidos en ANSI C37.010-1999 [9]
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Corriente de medio ciclo de lneas a tierra, de lnea a lnea, lnea a
lnea a tierra y trifsica
Con estos resultados se obtienen corrientes de cortocircuito rms
calculadas para ciclo despus de ocurrida la falla.
2.2.1 Escenarios y casos de estudio
A continuacin se muestran los casos de estudios considerados para el estudio de
cortocircuito:
Caso 1: Condicin de operacin normal
En este caso, todos los interruptores de llegada estn cerrados,
mientras que los interruptores de enlace abiertos.
Sin embargo, el rango para los interruptores de 34,5 kV pueden ser
establecidos, los niveles de cortocircuito deber ser los mismos sin importar
las condiciones de los interruptores de enlace.
Esto es razonable, debido al hecho de que el sistema aguas arriba el
sistemas es modelado como un puente, donde los SWG-01-5-MES estnsiempre conectados en paralelo.
Caso 2: Un interruptor de llegada del PDC-01-3-PF abierto e
interruptor de enlace cerrado
Uno de los transformadores de 34,5-4,16 kV que alimentan el
PDC-01-3-PF, estarn fuera de servicio, y el seccionador correspondiente
estar cerrado.
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Caso 3: Un interruptor de llegada del MCC-01-2-PF abierto e
interruptor de enlace cerrado
Uno de los transformadores de 4,16-0,48 kV que alimentan el
MCC-01-2-PF, estarn fuera de servicio, y el seccionador correspondiente
estar cerrado.
Caso 4: Un interruptor de llegada del MCC-03-2-PF abierto e
interruptor de enlace cerrado
Este caso tiene la misma configuracin que el anterior, excepto por
el transformador fuera de servicio que corresponde al tren futuro dedeshidratacin (XFR-03-3/2-PF), y el interruptor de enlace que se
encuentra cerrado, ubicado en el MCC-03-2-PF.
2.2.2 Resultados de los estudios de cortocircuito
Los resultados de cortocircuito para todos los casos analizados se
presentan a continuacin:
Caso 1: Condicin de operacin normal
Tabla 2.1: Caso 1 Resultados para cortocircuito en todos los puntos del sistema
Ciclo (Interruptores de baja tensin) 1.5 4 Ciclos (Interruptores de media tensin)
Punto de fallakA Real kA Imaginario
RelacinImag/Real
kA Symm.(kA) kA Real
kAImaginario
RelacinImag/Real
kA Symm.Magnitud
(kA)
SWG-01-5-MES 1,039 -35,459 34,1 35,475 1,019 -35,305 34,7 35,320
PDC-01-3-PF-A 1,099 -15,251 13,9 15,291 0,994 -14,519 14,6 14,553
PDC-01-3-PF-B 1,078 -15,189 14,1 15,228 0,992 -14,511 14,6 14,545
MCC-01-2-PF-A 3,653 -26,629 7,3 26,879 - - - -
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Tabla 2.1: Caso 1 Resultados para cortocircuito en todos los puntos del sistema
(Continuacin)
Ciclo (Interruptores de baja tensin) 1.5 4 Ciclos (Interruptores de media tensin)
Punto de fallakA Real kA Imaginario Relacin
Imag/RealkA Symm.
(kA)kA Real kA
ImaginarioRelacin
Imag/RealkA Symm.Magnitud
(kA)
MCC-01-2-PF-B 3,452 -26,050 7,5 26,278 - - - -
MCC-02-2-PF 5,876 -15,964 2,7 17,011 - - - -
MCC-03-2-PF-A 3,019 -18,277 6,1 18,524 - - - -
MCC-03-2-PF-B 3,002 -18,291 6,1 18,536 - - - -
Carga momentaria Capacidad de interrupcin
Punto de fallaSymm. kA
rmsRelacin
X/RMult.
FactorAsymm. kA
rmsAsymm. kA
picoSymm. kA
rmsRelacin
X/RMult.Factor
Adjustadp Symm.kA rms
SWG-01-5-MES 35,475 34,6 1,633 57,946 95,987 35,320 34,7 1,174 41,451
PDC-01-3-PF-A 15,291 14,4 1,514 23,151 39,008 14,553 14,6 1,000 14,553
PDC-01-3-PF-B 15,228 14,4 1,514 23,065 38,859 14,545 14,7 1,000 14,545
MCC-01-2-PF-A 26,879 7,6 1,368 36,771 63,105 26,879 7,6 1,028 27,631
MCC-01-2-PF-B 26,278 7,7 1,372 36,064 61,862 26,278 7,7 1,031 27,100
MCC-02-2-PF 17,011 2,8 1,099 18,697 31,815 17,011 2,8 1,000 17,011
MCC-03-2-PF-A 18,524 6,2 1,312 24,305 41,933 18,524 6,2 1,000 18,524
MCC-03-2-PF-B 18,536 6,2 1,313 24,346 41,998 18,536 6,2 1,000 18,536
Tabla 2.2: Caso 1 Resultados para medio ciclo de un cortocircuito
Ciclo
Punto de Falla3 Symm.corriente de
Falla (kArms)LG SymmCorrientede Falla (kArms)
LL Symm. Corriente deFalla (kArms)
LLG Symm. Corrientede Falla (kArms)
SWG-01-5-MES 35,475 34,289 30,722 34,933
PDC-01-3-PF-A 15,291 0,399 13,242 13,342
PDC-01-3-PF-B 15,228 0,399 13,187 13,287
MCC-01-2-PF-A 26,879 28,228 23,278 27,645
MCC-01-2-PF-B 26,278 27,783 22,757 27,175
MCC-02-2-PF 17,011 14,865 14,732 16,227
MCC-03-2-PF-A 18,524 19,259 16,043 18,958
MCC-03-2-PF-B 18,536 19,268 16,053 18,974
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Como se puede observar en la tabla 2.1, la corriente de
cortocircuito trifsica en el SWG-01-5-MES llega hasta 35,475 kA
simtricamente en el primer ciclo y medio durante la falla, decreciendo
hasta 35,320 kA simtricamente en el perodo definido entre ciclo y
medio, y el cuarto. Las capacidades de los interruptores deben estar en
concordancia con la IEEE C37.10-99, donde las relaciones X/R son
mayores que 17, por lo que la capacidad momentnea y de interrupcin
estn determinadas por la aplicacin de factores multiplicadores.
Notamos que en la tabla 3.2, el circuito de cortocircuito trifsico es
el que posee la mayor magnitud por el SWG-01-5-MES.
Por lo tanto, por los interruptores SWG-01-5-MES debe haber una
carga de interrupcin de por lo menos 41,451 kA, y una momentnea depor lo menos 95,987 kA picos.
Caso 2: Un interruptor de llegada del PDC-01-3-PF abierto e
interruptor de enlace cerrado
Tabla 2.3: Caso 2 Resultados para cortocircuito en el PDC-01-3-PF
Ciclo (Interruptores de baja tensin) 1.5 4 Ciclos (Interruptores de media tensin)
Punto de FallakA Real kA
ImaginarioRelacin
Imag/RealkA Symm.
(kA)kA Real kA
ImaginarioRelacin
Imag/Real
kA Symm.Magnitud
(kA)
PDC-01-3-PF 1,239 -16,378 13,2 16,425 1,022 -14,911 14,6 14,946
Carga momentaria Capacidad de interrupcin
Punto de fallaSymm. kA
rmsRelacin
X/RMult.Factor
Asymm.kA rms
Asymm.kA pico
Symm. kArms
RelacinX/R
Mult.Factor
Adjustadp Symm.kA rms
PDC-01-3-PF 16,425 14,2 1,511 24,819 41,835 14,946 14,7 1,000 14,946
Tabla 2.4: Caso 2 Resultados para medio ciclo de un cortocircuito
Ciclo
Punto de Falla3 Symm. Corriente
de Falla(kArms)LG Symm. Corrientede Falla (kArms)
LL Symm Corriente deFalla (kArms)
LLG Symm. Corrientede Falla (kArms)
PDC-01-3-PF 16,425 0,399 14,224 14,324
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Para el PDC-01-3-PF, la corriente trifsica de cortocircuito llega
hasta 16,425 kA simtricamente en el primer ciclo y medio durante la
falla, decreciendo hasta 14,946 kA simtricamente en el perodo definido
entre ciclo y medio, y el cuarto. Las capacidades de los interruptores deben
estar llevadas a la base de la corriente simtrica sin ningn ajuste, mientras
que se mantenga una relacin X/R menor a 17.
Asimismo para el interruptor SWG-01-5-MES, resulta que la
mayor magnitud de corriente proviene del PDC-01-3-PF.
Por lo tanto, los interruptores del PDC-01-3-PF deben tener una
carga de interrupcin de por lo menos 14,946 kA, y una momentnea de
por lo menos 41,835 kA picos.
Caso 3: Un interruptor de llegada del MCC-01-2-PF abierto e
interruptor de enlace cerrado
Tabla 2.5: Caso 3: Cortocircuito trifsico en el punto MCC-01-2-PF
Ciclo (Interruptores de baja tensin) 1.5 4 Ciclos (Interruptores de media tensin)
Punto de FallakA Real
kAImaginario
RelacinImag/Real
kA Symm.(kA) kA Real
kAImaginario
RelacinImag/Real
kA Symm.Magnitud
(kA)
MCC-01-2-PF 3,980 -27,690 7,0 27,974 - - - -
MCC-02-2-PF 6,355 -16,454 2,6 17,639 - - - -
Carga momentaria Capacidad de interrupcin
Punto de fallaSymm. kA
rmsRelacin
X/RMult.Factor
Asymm.kA rms
Asymm.kA pico
Symm. kArms
RelacinX/R
Mult.Factor
Adjustadp Symm.kA rms
MCC-01-2-PF 27,974 7,4 1,363 38,117 65,452 27,974 7,4 1,024 28,642
MCC-02-2-PF 17,639 2,7 1,091 19,247 32,646 17,639 2,7 1,000 17,639
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Tabla 2.6: Caso 3: Comparacin de los resultados para cortocircuitos en ciclo
Ciclo
Punto de Falla3 Symm. Corriente
de Falla(kArms)
LG Symm. Corriente
de Falla (kArms)
LL Symm Corriente de
Falla (kArms)
LLG Symm. Corriente
de Falla (kArms)
MCC-01-2-PF 27,832 28,921 24,103 28,465
MCC-02-2-PF 17,639 15,180 15,276 16,678
En la tabla 2.6, se puede observar que la falla de lnea a tierra es la
que presenta la ms severa condicin de corriente de cortocircuito para el
MCC-01-2-PF.
Por lo que, el interruptor del MCC-01-2-PF, debe soportar la
magnitud de la corriente de cortocircuito para medio ciclo que es de
28,921 kA, con una aplicacin de un factor multiplicativo de 1,024 ya que
a relacin X/R es mayor que 6,6. Los interruptores del MCC-01-2-PF
deben tener la capacidad de interrumpir una capacidad de corriente de por
lo menos 29,615 kA.
Para los interruptores del MCC-02-2-PF, la capacidad de
interrupcin se puede obtener de la corriente trifsica de falla para ciclo,
sin necesidad de aplicarles el factor multiplicativo, ya que si relacin es de
2,7. Por lo tanto los interruptores para el MCC-02-2-PF, tienen unacapacidad del interrupcin de 17,639 kA.
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Un interruptor de llegada del MCC-03-2-PF abierto y interruptor de
enlace cerrado
Tabla 2.7: Caso 4: Resultados de la corriente de cortocircuito trifsico en el punto
MCC-03-2-PF bus
Ciclo 1.5 4 Ciclos
Punto de fallakA Real kA
ImaginariosImag/Real
Ratio
kA Symm.Magnitude
(kA)kA Real kA Imaginary Imag/Real
Ratio
kA Symm.Magnitude
(kA)
MCC-03-2-PF-A 3,354 -19,224 5,7 19,514 - - - -
Carga momentaria Capacidad de interrupcin
Punto de falla Symm. kArms
RelacinX/R
Mult.Factor
Symm. kArms
RelacinX/R
Mult.Factor
Symm. kArms
RelacinX/R
Adjustadp Symm.kA rms
MCC-03-2-PF-A 19,514 6,0 1,304 25,444 43,924 19,514 6,0 1,000 19,514
Tabla 2.8: Caso 4 Comparacin de los resultados para el cortocircuito en ciclo
Ciclo
Punto de Falla3 Symm. Corriente
de Falla(kArms)LG Symm. Corrientede Falla (kArms)
3 Symm. Corriente deFalla(kArms)
LLG Symm. Corrientede Falla (kArms)
MCC-03-2-PF 19,514 19,961 16,900 19,756
Este caso es como el anterior, los interruptores deben ser capaces
de respetar la magnitud de corriente de medio ciclo para una falla de lnea
a tierra que es de 19,961 kA, sin la necesidad de la aplicacin del factor
multiplicativo, ya que la relacin X/R es igual a 6. Por lo que los
interruptores del MCC-03-2-PF deben soportar una capacidad de
interrupcin de por lo menos 19,756 kA.
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40
2.3Conclusiones
Los interruptores de 34,5 kV, (SWG-01-5-PF), deben tener un capacidad
de interrupcin de 40 kA, una corriente de corto tiempo de 40 kA y una
corriente de apertura pico de 104kA. Cuando la capacidad de interrupcin
requerida, resulta de la aplicacin del factor multiplicativo y supera los 40 kA,
la especificacin de los interruptores de media tensin debe incluir el lmite de
la capacidad de corriente.
Los interruptores de 4,16 kV pertenecientes al PDC-01-3-PF deben
tener una capacidad de interrupcin de por lo menos 14,946 kA, sin embargo
de acuerdo con PDVSA 90619.1.053-1993 [3] para los interruptores de media
tensin, la capacidad de interrupcin no debe ser menor a 29 kA. Para la ANSIC37.06-2000 [10], en su tabla 1 (Anexo N5), la interrupcin deseada para los
interruptores es de 31,5 kA, al igual que para la corriente de corta entrega, y
para la corriente de apertura pico de 82 kA.
Los interruptores de los centros de motores de 0,48 kV (MCC-01-2-PF,
MCC-02-2-PF y MCC-03-2-PF), deben tener una capacidad de interrupcin
de por lo menos 29,615 kA, 17,639 kA y 19,756 kA respectivamente. Sin
embargo, de acuerdo con lo establecido en la norma PDVSA 90619.1.053-
1993 [3], la capacidad de interrupcin para interruptores que protejantransformadores que tengan una potencia de 1,5 y 1 MVA deben ser 65 kA y
50 kA respectivamente.
PARTE III
ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA
Es necesario destacar que en el Anexo N 6 se encuentra una breve
explicacin del mtodo Newton-Raphson, ya que para el clculo del flujo de carga
se utiliz el ETAP
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3.1Bases y Premisas
Para el desarrollo del estudio de carga, se han establecido las siguientes
bases y premisas:
El mtodo iterativo de clculo utilizado para este estudio fue el Newton-
Raphson, con una precisin de 0,0001 MW.
El perfil de las tensiones fueron comparadas con los voltajes de servicio
establecidas en el Rango A de la ANSI C84.1-1995 [11] (Anexo 7).
El interruptor principal de 34,5 kV de la subestacin (SWG-01-5-MES), ser
asumido como una barra slag como propsito para el estudio de flujo de carga.
El modelo del sistema elctrico para el tren de deshidratacin futuro, estbasado en estimacin de carga y localizacin de equipos, en concordancia con
la data usada en el actual modelo de tren de deshidratacin.
3.2Escenarios y casos de estudio
A continuacin se muestran los casos de estudios considerados para el
estudio de cortocircuito y se seleccionaron 4 casos de estudios, estos son:
Caso 1: Condicin de operacin normal
En este caso, ambos transformadores de 34,5-4,16 kV, los cuales
alimentan el Centro de distribucin de potencia (PDC-01-3-PF), estn en
servicio, como a su vez los transformadores de 4,16-0,48 kV, conectados
al Centro de control de motores (MCC-01-2-PF y MCC-03-2-PF).
Se debe recordar que todos los interruptores de enlace estn
normalmente abiertos.
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Caso 2: Un transformador de 34,5-4,16 kV fuera de servicio
Uno de los transformadores 34,5-4,16kV (XFR-01-5/3-PF) est
fuera de servicio, mientras que los transformadores de 4,16-0,48 kV
conectados a los MCC de baja tensin (MCC-01-2-PF y MCC-03-2-PF)
estn en servicio.
Se debe recordar que todos los interruptores de enlace estn
normalmente abiertos, excepto para el interruptor de enlace del PDC-01-3-
PF, el cual estar cerrado, debido a la prdida de uno de los alimentadores.
Caso 3: Un transformador de 4,16-0,48 kV fuera de servicio
Ambos transformadores de 34,5-4,16 kV que alimentan al PDC-01-
3-PF estn en servicio, mientras que uno de los transformadores de 4,16-
0,48 kV (XFR-01-3/2-PF) estn fuera de servicio.
Se debe recordar que todos los interruptores de enlace estn
normalmente abiertos, excepto para el interruptor de enlace del MCC-01-
2-PF, el cual estar cerrado, debido a la prdida de uno de los
alimentadores.
Caso 4: Un transforma